“Pemberikan suatu kerangka alami, atau suatu mekanisme pembukuan, untuk merangkai jumlah Feynman yang sangat besar,” kata Marcus Spradlin, seorang fisikawan di Universitas Brown yang telah mulai menggunakan alat-alat baru dari surfaceologi. “Ada kompaktifikasi eksponensial dalam informasi.”
Carolina Figueiredo, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Princeton, melihat sebuah kebetulan mencolok di mana tiga spesies partikel kuantum yang tampaknya tidak terkait bertindak secara identik.
Foto: Andrea Kane/Institute for Advanced Study
Berbeda dengan amplituhedron, yang memerlukan partikel eksotis untuk memberikan keseimbangan yang dikenal sebagai supersimetri, surfaceologi berlaku untuk partikel yang lebih realistis, nonsupersimetris. “Ini sama sekali agnostik. Itu tidak peduli dengan supersimetri,” kata Spradlin. “Bagi beberapa orang, termasuk saya, saya pikir itu benar-benar merupakan kejutan yang cukup besar.”
Pertanyaannya sekarang adalah apakah pendekatan geometris yang lebih primitif ini dalam fisika partikel akan memungkinkan fisikawan teoritis untuk keluar dari batasan ruang dan waktu sama sekali.
“Kita perlu menemukan sesuatu yang ajaib, dan mungkin inilah itu,” kata Jacob Bourjaily, seorang fisikawan di Universitas Pennsylvania State. “Apakah ini akan menghilangkan ruang-waktu, saya tidak tahu. Tetapi ini pertama kalinya saya melihat sebuah pintu.”
Masalah dengan Feynman
Figueiredo merasakan kebutuhan akan beberapa sihir baru secara langsung selama bulan-bulan terakhir pandemi. Dia sedang berjuang dengan tugas yang telah menantang fisikawan selama lebih dari 50 tahun: memprediksi apa yang akan terjadi ketika partikel kuantum bertabrakan. Pada akhir 1940-an, diperlukan upaya bertahun-tahun oleh tiga pikiran tercerah era pasca-perang—Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga, dan Richard Feynman—untuk memecahkan masalah untuk partikel bermuatan listrik. Keberhasilan mereka akhirnya memenangkan mereka hadiah Nobel. Skema Feynman adalah yang paling visual, sehingga ia mendominasi cara fisikawan berpikir tentang dunia kuantum.
Ketika dua partikel kuantum bertemu, apa pun bisa terjadi. Mereka mungkin bergabung menjadi satu, terbelah menjadi banyak, menghilang, atau urutan apa pun dari yang disebut di atas. Dan apa yang sebenarnya akan terjadi adalah, dalam beberapa hal, kombinasi dari semua ini dan banyak kemungkinan lainnya. Diagram Feynman melacak apa yang mungkin terjadi dengan menghubungkan garis yang mewakili lintasan partikel melalui ruang-waktu. Setiap diagram menangkap satu urutan peristiwa subatomik yang mungkin dan memberikan persamaan untuk sebuah angka, yang disebut “amplitudo,” yang mewakili peluang urutan itu terjadi. Menambahkan cukup amplitudo, fisikawan percaya, dan Anda akan mendapatkan batu, bangunan, pohon, dan orang. “Hampir semua di dunia adalah rangkaian hal itu terjadi berulang kali,” kata Arkani-Hamed. “Hanya hal-hal tradisional yang saling memantulkan satu sama lain.”
“Ada lebih banyak petunjuk bahwa gravitasi akan datang bersama-sama.”
Nima Arkani-Hamed, Institute for Advanced Study
Ada ketegangan yang membingungkan yang melekat dalam amplitudo-amplitudo ini—yang telah menyusahkan generasi fisikawan kuantum yang kembali ke Feynman dan Schwinger sendiri. Seseorang mungkin menghabiskan berjam-jam di papan tulis menggambar lintasan partikel yang rumit dan mengevaluasi rumus-rumus menakutkan hanya untuk menemukan bahwa istilah-istilah tersebut saling meniadakan dan ekspresi yang rumit meleleh menjadi meninggalkan jawaban yang sangat sederhana—dalam contoh klasik, secara harfiah angka 1.
“Tingkat usaha yang diperlukan sangat besar,” kata Bourjaily. “Dan setiap kali, prediksi yang Anda buat mengejek Anda dengan kesederhanaannya.”
